混合動力電動汽車結構與控制策略

摘 要：隨著世界汽車工業的快速發展，對能源和資源都產生了較大的消耗，因此各國政府紛紛開展了關于節能型汽車技術的研究，混合動力電動汽車成為了新時期汽車節能產業發展的新方向。混合動力電動汽車市場的形成，為現代汽車產業的發展指明了方向，同時也極大的提高了汽車產業的環境效益，有利于促進環保戰略的可持續發展。文章主要針對幾種不同類型混合動力電動汽車的結構與控制策略進行簡單的分析。

關鍵詞：汽車產業；混合動力電動汽車；汽車結構；控制策略

電動汽車是近些年來興起的一種新型汽車構造，其使用的過程中可以實現零排放、零污染，而且可以利用煤炭、水等資源代替傳統的石油資源作為燃料，因此可以在節約燃油成本的同時，減少對環境產生的污染。隨著電動汽車技術的不斷發展，產生了混合動力電動汽車，這種新型汽車的開發熱點在于電力驅動系統和輔助動力單元結構的應用，形成了不同的結構的布置形式，降低了電動汽車的生產成本，延長使用壽命。

1 混合動力電動汽車結構類型

1.1 串聯式動力系統

串聯式混合動力電動汽車是由發動機、發電機、驅動電機三個主要的構件組成，發電機的作用是用來發電，將電能提供給電動機，由電動機驅動汽車行駛。除了提供汽車驅動的電能以外，其他的電能也可以為電池蓄電，延長電能的供給時間，為汽車的驅動提供電能支持。另外，也可以單獨使用電池作為驅動力，這種驅動狀態可以實現汽車的零排放和零污染。

1.2 并聯式動力系統

并聯式混合動力電動汽車的結構，主要包括發動機、電動/發電機兩個構件，可以單獨運作，也可以協調合作，因此并聯式混合動力電動汽車的結構形式較為多樣，可以滿足不同的運行需求。在需要的情況下，兩種動力系統產生的公路可以實現疊加，這時發動機的功率就會增強，可以增強混合動力電動汽車自身的驅動力，降低驅動成本。這種并聯式動力系統的運作方式，與內燃機汽車的運作原理存在很大相似之處，但是其在動力驅動的行程方面比串聯式動力系統的支撐時間更長，效率也更高。另外，并聯式混合動力電動汽車可以依靠兩套動力系統實現長效工作機制，可以根據汽車行駛的環境、路況等差異隨時調整動力系統的運行狀態，減少汽車磨損，有利于延長汽車使用壽命。

1.3 混聯式動力系統

混聯式動力系統的應用是混合動力電動汽車結構的最優化設計，也是幾種汽車結構中作為復雜的結構。在汽車啟動和低速運轉時發動機是處于關閉狀態的，而這時系統啟動的能量來源于電池中的電能；當發動機處在勻速運行狀態時，根據電池對電能的供給程度，隨時由發電機承擔起發電和輸送電能的責任，保證結構的持續運行；制動時由發電機和發動機共同承擔制動能量的回收責任，并且開啟電池充電功能。

1.4 電動輪式動力系統

上述三種動力系統都是運用動力傳送的基本原理，新型的電動輪式動力系統則用電子差速器取代了傳統的汽車差速器和半軸結構，直接將電動機安裝在汽車的驅動輪上，這樣可以使整個驅動結構變得簡潔，也提高了系統運行的效率。

2 混合動力電動汽車控制策略

2.1 串聯式混合動力電動汽車控制策略

串聯混合動力電動汽車的控制策略，主要的著力點在于發動機的功效區和排放區的控制，同時考慮到電池、電動傳送系統的總體功率，根據驅動系統的運行要求，分別采用恒溫器控制、發動機跟蹤器控制的策略。恒溫器控制策略的原理是要保證發動機在啟動和運行過程中保持恒定的功率排放，當其超過特定數值時則發動機關閉，由電動機驅動車輪。發動機跟蹤器控制策略是隨時跟蹤發動機的功率變化與車輪功率的變化情況，避免過高的發動機功率對車輛驅動系統造成的損壞。

2.2 并聯式混合動力電動汽車控制策略

并聯式混合動力汽車系統的控制策略的實施，要保證在汽車性能穩定運行的基礎上，降低燃料消耗，減少污染排放，所以針對并聯式混合動力系統的控制策略，需要著重針對發動機的運行進行控制，運用“削峰補谷”的策略穩定汽車運行狀態。同時，利用回收功能對汽車制動過程中產生的能量進行回收和再利用，可以提高能量的利用效率。并聯式混合動力電動系統的控制策略需要具備較強的電池功率、加速踏板和驅動功率等相關數據的支持，根據特定的計算規則，將其轉化為系統控制的曲線，從而滿足系統驅動的要求。當前，針對并聯式混合動力電動汽車的控制策略，主要有電力輔助控制策略、SOC扭矩平衡式控制策略、自適應控制策略、模糊邏輯控制策略等幾種類型，在實際的運用過程中，需要根據并聯式混合電動汽車的控制要求，采用有針對性的控制策略，可以達到更好的效果。

2.3 混聯式混合動力汽車的控制策略

混聯式混合動力結構的控制策略相比前兩種更加復雜，而且在控制形式方面較多樣，所以在控制策略方面需要結合串聯和并聯結構的特點，靈活采用有針對性的控制策略，才能達到控制目標。一是發動機恒定工作地點的控制策略，將發動機作為主要的控制點，通過調節功率調峰達到瞬時功率的控制，這種控制策略可以減少發動機長期運行產生的磨損，而且具有更高的靈敏度。二是發動機的曲線控制策略，這種控制方法通常是從發動機靜止狀態進行跟蹤控制，對發動機的運轉狀態形成一個工作曲線，根據曲線的調整使油耗始終處在最佳標準。當發動機關閉以后，對其進行調整，回到最優的靜止狀態。三是瞬時優化控制策略。這種控制策略主要是以曲線模式思想為基本原理，對混合動力電動汽車的動力系統運行狀態進行優化，可以在瞬時達到最優，再以這個最優為基點，對每個變量進行動態控制，減少油耗。四是全局優化控制策略。全局優化策略，可以保證車輛在整個運行過程中都可以保持最優狀態，雖然計算方法較為復雜，但是可以通過全局優化的算法對發動機工作狀態進行實時監控，保證可靠性的基礎上實現優化調整。

2.4 電動輪式混合動力汽車的控制策略

電動輪式混合動力汽車主要是借助計算機技術的運用實現其電子差速的有效控制，這也是新時期混合動力電動汽車技術發展的新方向。電動輪式混合動力汽車的電子差速器的控制策略，主要是運用汽車行駛過程中左右兩側產生的車輪轉速將傳感器信號傳輸到中央處理器，再由中央處理器對左右兩輪的轉速進行對比后，確保處于相同的距離，再將控制的結果傳輸到轉向盤，根據路面狀況和車速情況對轉向盤的角度進行控制，從而保證電動輪的差速得到有效控制，保證車速平穩。

3 結束語

綜上所述，混合動力電動汽車是新時期汽車產業發展的一個新型汽車結構，其具有更高的制動功率，可以減少燃油的損耗，真正實現零排放和零污染，具有較高的環保效益。隨著我國汽車行業的不斷發展，在混合動力電動汽車的技術方面也將不斷完善，而實現汽車行業的清潔生產是促進能源可持續發展戰略的重要舉措，有利于解決城市環境污染問題，為人類創造健康的生活環境。

參考文獻

[1]歐陽海，付淑豐，應麗菲.混合動力電動汽車控制策略[J].北京汽車，2013（6）.

[2]鄧國紅，周挺，楊鄂川，等.ISG混合動力電動汽車的轉矩控制策略[J].重慶理工大學學報（自然科學），2014（11）.

[3]過磊.并聯式混合動力電動汽車模糊邏輯控制策略的設計與仿真[J].上海汽車，2013（2）.

[4]鐘宛余，李春貴.混合動力電動汽車能量管理控制策略及仿真[J].計算機仿真，2014（2）.

作者簡介：趙鑫（1994，3-），男，漢族，黑龍江省哈爾濱市人，中國人民解放軍軍事交通學院學生，本科，研究方向：車輛運用工程。